[发明专利]一种综采工作面火灾烟气运移仿真试验系统及其工作方法

权利要求书

1.一种综采工作面火灾烟气运移仿真试验系统，包括模拟实验主体平台，其特征在于，所述模拟实验主体平台上方设有图形监控组件，模拟实验主体平台内设有环境监控组件，模拟实验主体平台下部设有倾角调节组件，模拟实验主体平台分别与烟气释放调节组件和烟气流动控制组件相连接；所述图形监控组件、环境监控组件、烟气释放调节组件和烟气流动控制组件均与上位机（31）相连接。

2.根据权利要求1所述的综采工作面火灾烟气运移仿真试验系统，其特征在于，所述模拟实验主体平台包括综采工作面框架，综采工作面框架内设有综采工作面（13）和采空区（14），综采工作面（13）内设有液压支架模型，采空区（14）内部填充有松散石块介质，综采工作面框架上方设有图形监控组件，综采工作面框架与烟气释放调节组件相连通且综采工作面框架的两侧分别与进风巷道（11）和回风巷道（12）相连通，进风巷道（11）和回风巷道（12）下部均设有倾角调节组件，所述倾角调节组件包括螺旋支座（43），螺旋支座（43）设置在进风巷道（11）和回风巷道（12）的下部，回风巷道（12）与烟气流动控制组件相连通；所述综采工作面（13）、采空区（14）、进风巷道（11）和回风巷道（12）内均设有环境监控组件。

3.根据权利要求2所述的综采工作面火灾烟气运移仿真试验系统，其特征在于，所述液压支架模型平行设置在综采工作面框架内；所述松散石块介质包括三种不同粒径的石块介质且松散石块介质沿综采工作面纵深方向按照从稀疏到稠密至少四种配比方式进行铺设。

4.根据权利要求3所述的综采工作面火灾烟气运移仿真试验系统，其特征在于，所述4种配比方式为4:1:1、3:2:1、2:3:1和1:1:4。

5.根据权利要求1或2所述的综采工作面火灾烟气运移仿真试验系统，其特征在于，所述图形监控组件包括至少三组CCD摄像机（34）且三组CCD摄像机（34）分别与进风巷道（11）、回风巷道（12）和综采工作面框架相配合；所述CCD摄像机（34）上方设有照明灯（35）且照明灯（35）和CCD摄像机（34）分别通过支架固定在立杆上，CCD摄像机（34）通过数据传输线（33）和图像采集卡与上位机（31）相连接，上位机（31）通过数据传输线（33）与照明灯（35）相连接。

6.根据权利要求1或2所述的综采工作面火灾烟气运移仿真试验系统，其特征在于，所述烟气释放调节组件包括产烟箱（21），产烟箱（21）内设有发烟饼（22），产烟箱（21）与烟气电加热箱（23）相连通，烟气电加热箱（23）内设有烟气电加热板（24），烟气电加热箱（23）与烟气调流管（26）相连通，烟气调流管（26）上设有烟气调节阀（25），烟气调流管（26）通过若干组烟气输送管（27）分别与模拟实验主体平台内的综采工作面框架和进风巷道（11）相连通，烟气输送管（27）上设有烟气输送管开关（28）；所述烟气电加热板（24）与上位机（31）相连接。

7.根据权利要求1或2所述的综采工作面火灾烟气运移仿真试验系统，其特征在于，所述烟气流动控制组件包括小型抽风机（41），小型抽风机（41）通过烟气回流管（42）与回风巷道（12）相连通；所述小型抽风机（41）通过数据传输线（33）与上位机（31）相连接。

8.根据权利要求1或2所述的综采工作面火灾烟气运移仿真试验系统，其特征在于，所述环境监控组件包括烟气温度传感器（36）和烟气浓度传感器（37），烟气温度传感器（36）和烟气浓度传感器（37）均通过数据传输线（33）与烟气浓度温度数据采集卡（32）相连接，烟气浓度温度数据采集卡（32）与上位机（31）相连接。

9.根据权利要求2所述的综采工作面火灾烟气运移仿真试验系统，其特征在于，所述模拟实验主体平台整体呈封闭盒装置结构且综采工作面框架为透明耐高温有机玻璃盒。

10.一种综采工作面火灾烟气运移仿真试验系统的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，首先打开进风巷道内的阀门，工作人员调整综采工作面框架下部的螺旋支座（43）高度；

S2，接通电源，通过上位机（31）依次打开小型抽风机（41）、CCD摄像机（34）、烟气浓度温度数据采集卡（32）、烟气电加热板（24）和照明灯（35）；并通过上位机（31）控制小型抽风机（41）达到初始风速、烟气电加热板（24）达到初始加热温度、照明灯（35）达到初始照明亮度，同时手动调节CCD摄像机（34）的摄像角度；

S3，当进风巷道（11）、综采工作面（13）以及回风巷道（12）内风流稳定后，手动打开烟气调节阀（25）阀门和烟气输送管开关（28），在小型抽风机（41）负压的作用下，烟气将自动流入到综采工作面框架内；

S4，由烟气浓度温度数据采集卡（32）将综采工作面内烟气温度传感器（36）和烟气浓度传感器（37）分别实时采集的烟气温度、烟气浓度数据传输到上位机（31），上位机（31）将烟气温度和烟气浓度随时间变化的数据以曲线图的方式在显示屏上显示；

S5，通过上位机（31）调节小型抽风机（41）的抽风速度、手动调节螺旋支座（43）调整综采工作面（13）倾角、手动打开不同位置处的烟气输送管开关（28），重复步骤S3~S4，得出不同实验条件下综采工作面火灾烟气运移规律；

S6，根据烟气浓度温度数据采集卡（32）所采集的温度场数据和浓度场数据，根据差值的方法对温度和浓度数据进行差值处理，利用Matlab软件绘制模拟综采工作面火灾烟气温度场演化规律、烟气浓度场演化规律。